Исследование термонапряженного состояния цилиндра высокого давления паровой турбины Т - 100 - 130
Автор: Кудинов В.А., Курганова О.Ю., Гаврилова Т.Е., Стефанюк Е.В., Кудинов И.В.
Журнал: Пространство, время и фундаментальные взаимодействия @stfi
Рубрика: Прикладные аспекты методов фундаментальной науки
Статья в выпуске: 3 (24), 2018 года.
Бесплатный доступ
Приводятся результаты экспериментальных и теоретических исследований температурного и термонапря- женного состояния корпуса цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины Т-100-130 в режиме запуска. Используя метод Л.В. Канторовича, получено приближенное аналитическое решение задачи теп- лопроводности для двухслойной стенки турбины (металлически корпус - тепловая изоляция) при неод- нородных граничных условиях третьего рода. На основе найденного аналитического решения, используя экспериментальные данные по температуре внешней поверхности металлической части корпуса турбины, путем решения обратной задачи теплопроводности определены коэффициенты теплоотдачи на внутрен- ней (со стороны пара) поверхности корпуса. Используя полученное решение и найденные коэффициенты теплоотдачи, определено температурное состояние корпуса турбины в различных его сечениях. На осно- ве полученных температур, используя метод конечных элементов, найдены температурные напряжения в наиболее теплонапряженных элементах корпуса.
Цилиндр высокого давления, экспериментальное исследование температуры, задача теплопроводности, аналитическое решение, обратная задача теплопроводности
Короткий адрес: https://sciup.org/142216025
IDR: 142216025 | DOI: 10.17238/issn2226-8812.2018.3.78-91
Текст научной статьи Исследование термонапряженного состояния цилиндра высокого давления паровой турбины Т - 100 - 130
При пусках паровых турбин могут возникать проблемы, связанные со значительным перепадом температур между верхней и нижней частью корпуса, между его фланцами и шпильками, с разностью удлинений вала, и корпуса, турбины и проч. В случаях, когда, перепады температур и разности удлинений превышают установленные инструкциями по запуску предельно допустимые значения, процесс пуска, необходимо прекращать. Эти проблемы наиболее характерны для ЦВД, как работающего при более высоких температурах по сравнению с другими цилиндрами турбины. На корпусе ЦВД турбины Т - 100 - 130 предусмотрено шесть штатных термопар, размещенных в пятом сечении (рис. 1) - по одной термопаре сверху, снизу, двух фланцах и двух шпильках. Для расчетов распределения температур и напряжений по длине корпуса, информация, полученная от такого количества, термопар недостаточна. Для получения более подробной информации были выполнены работы по термометрировапию внешней поверхности корпуса, и исследованию его температурного состояния в режимах запуска, и останова. В частности, были установлены термопары в семи сечениях (с первого С - 1 по седьмое С - 7 сечения), включая сечение со штатными термопарами (участки между сечениями пронумерованы римскими цифрами). Схема, размещения термопар представлена, па. рис. 1. В сечении 1 размещены три термопары: 1:1 - левый фланец, 1:2 - верх, 1:3 - правый фланец. В сечениях 2, 3, 4 - по одной термопаре: 2:1, 3:1, 4:1 в верхней части корпуса. В сечении 5 (штатное сечение) - 6 термопар: 5:1 - левый фланец; 5:2 - верх; 5:3 -правый фланец; 5:4 - левая шпилька; 5:5 - правая шпилька; 5:6 - низ. В шестом сечении - одна, термопара: 6:1 - верх. В седьмом сечении - три термопары: 7:1 - левый фланец; 7:2 - верх; 7:3 -правый фланец.

Рис. 1. Схема размещения термопар в сечениях ЦВД. С — 1, С — 2, С — 3, ...,С — 7 — сечения; 1:1, 2:1, 3:1,..., 7:3- термопары.
Термопары были установлены с целью включения их в информационно-диагностическую систему турбогенератора. Т-100-130 Самарской ТЭЦ. Система, предназначена для автоматизированного сбора, и отображения информации с использованием персональных компьютеров. К числу такой информации относятся: температура, корпуса, турбины и вала; давление и расход пара; удлинение корпуса, и вала; число оборотов вала, турбины; показатели вибрации и прочее.
Результаты экспериментальных исследований температурного состояния корпуса. ЦВД тур- бины в режиме пуска представлены на рис. 2. Из их анализа следует, что наиболее интенсивно прогреваются участки II - V. Минимальная температура в процессе пуска наблюдается в сечениях С - 1 и С - 7, то есть в той части корпуса, где находятся лабиринтовые уплотнения и скорости течения пара незначительны.
Экспериментальные значения температур были использованы для определения коэффициентов теплоотдачи, наблюдающихся при передаче теплоты от пара к корпусу, которые находились из решения обратной задачи теплопроводности. Сначала было найдено решение прямой задачи для двухслойной стенки (металлический корпус турбины - тепловая изоляция) в следующей математической постановке (рис. 3) [1, 2]:
ЭТ)(х, 7) = Э2Т) (х, /у Э7 г Эх2 ’ |
(7 > 0’ х^-i < х < хд г = 1,2; хо = 0’ х2 = 5); (1) |
Т (х, 0) = То, (г = 1’ 2) |
(2) А1 эх + ai[Tcpi Т1(0, 7)] = 0; (з) |
Т1(х1,7) = Т2(х1, 7); |
(4) А. Э А2 ' (5) |
А2---Эх—” + а2 [Т2 (5, 7) - Tcp2] = °’ где Т - температура г-го слоя (г = 1, 2); х - координата; 7 - время; 5 = 51 + 52 - суммарная толщина двухслойной стенки; А), а - коэффициенты теплопроводности и температуропроводности г-го слоя (г = 1, 2); То - начальная температура; оц - коэффициент теплоотдачи со стороны пара; а.2 - коэффициент теплоотдачи с о стороны окружающей среды; Tcpi - темпера тура пара; Tcp2 -температура окружающей среды.

Рис. 2. Распределение температуры в верхней части ЦВД в процессе запуска (кривые 1 - 8); 9 - стационарное состояние; t - время.

Рис. 3. Схема двухслойной конструкции.
Введем следующие безразмерные переменные и параметры:
0, Т ; ; 6 = |; Fo = .); Bii
(То - ТсР2) 5 52
а15
A1 ’
тэ: _ «25 Bi2 = Щ—,
A2
АТ =
( Тср 1 - Тср2) (То - ТСР2)
где 0, - безразмерна я температура (г = 1, 2); Fo - число Фурье (без размерное время); 6 - безразмерная координата; Bi1, Bi2 - числа Био; а - наименьший из коэффициентов температуропроводности а,, (г = 1, 2).
С учетом введенных обозначений задача. (1) - (6) принимает вид
де(6, Fo) а , д2е(6, Fo) dFo = а d62 , (Fo > 0 |
6,-1 <6<6,; г = 1, 2; 6о = 0; 62 = 1); (7) |
е,(6, 0) = 1, (г = 1, 2); (8) |
d 0 1 (0; Fo) + Bi1 [АТ - 01 (0, Fo)] = 0; (9) d6 |
01(61, Fo) = 02(61, Fo); (10) |
601(61, Fo) d02(61, Fo) A1 d6 = A2 d6 ; |
9 0 2 (1 Fo) + Bi2e2(1, Fo) = 0, (12)
д6
где соотношения (10), (11) представляют условия сопряжения, записанные в виде равенства, температур и тепловых потоков в точке контакта слоев 6 = 61-
Решение задачи (7) - (12) принимается в виде
0,(6, Fo) = Ф,(6) + 77,(6, Fo), (г = 1, 2), (13)
где функция Ф, (6) является решением стационарной задачи с неоднородными граничными условиями, а функция 7 , (6, Fo) - решением нестационарной задачи с однородными граничными условиями.
Математическая постановка задачи для функции Ф, (6) имеет вид
-^^ = 0, (6,-1 <6<6,; г = 1, 2; 6о = 0; 62 = 1),(14)
^6° +Bi1[АТ - Ф1(0)]=0; (15) Ф1 (61) = Ф2(61),(Ю)
A1 -^ = A2 -^ (17) ■(18)
Решение задачи (14) - (18) принимается в виде
Ф,(6) = А, + D,6, (г = 1, 2),(19)
где А,, D, - неизвестные коэффициенты.
Очевидно, что соотношение (19) удовлетворяет уравнению (14). Неизвестные А,, D,, (г = 1, 2) находятся из граничных условий (15) - (18). Подставляя (19) в (15) - (18), для их определения будем иметь систему четырех алгебраических линейных уравнений, из решения которой находим
А1 = Bi1АТ(Bi261(A2 - A1) + A1 (1 + Bi2))/r; А2 = Bi1АТ A1 (1 + Bi2)/r
D1 = -Bi1АТBi2(A2/r) ; D2 = -А^фАТ(Bi2/r), (20)
где r = A1Bi1 (1 - Bi2(61 - 1)) + Bi2A2(1 + 61Bi1).
Математическая постановка задачи для функции 77,(6, Fo) имеет вид
. ' . ,'", (Fo > 0; 6.-1 <«6; • =1,2; 6о = 0; Ь = 1); (2)
,,«, 0) = 1; (г = 1, 2) (22) ^^1^^Fo) - Bii,i(0, Fo) = 0;(23)
,1(6„ Fo) = ,вй, Fo); (24) Ai" = A2^'^^o1;
d6 d6
^1 Fo) +Bi2,2(1, Fo) = 0.(26)
d6
Решение задачи (21) - (26), следуя методу JI.В. Канторовича, принимается в виде
,,(6, Fo) = f(Fo>,(6), (г = 1, 2),(27)
где f(Fo) - неизвестная функция времени; ^,(6) - координатные функции (г = 1, 2), определяемые так, чтобы решение (27) удовлетворяло граничным условиям (23), (26) и условиям сопряжения (24), (25).
Сначала, находится координатная функция для второго слоя, которая принимается в виде
^2(6)= Я — 62,
где R - неизвестная постоянная, определяемая из граничного условия (26). Подставляя (27) (с учетом (28)) в (26), относительно неизвестной R будем иметь алгебраическое уравнение, из решения которого находим R = (Bi2 + 2)/Bi2. Учитывая найденное R, соотношение (28) будет
^(£) = (Bi2 + 2)/Bi2 - 62.
Координатная функция для первого слоя принимается в виде
У1(6) = Г + F16 + F2 62, где F, F1, F2 - неизвестные постоянные, определяемые из граничного условия (23) и условий сопряжения (24), (25).
Подставляя (27) (с учетом (29)) в (23)-(25), относительно F, F1, F2 будем иметь систему трех алгебраических уравнений, из решения которой находим
F = 2 г 2 /г 1 ; Fi = BiiF ; F2 = - (2A261 + BiiAiN + Bii62(2A2 — Ai)) /(^161), (31)
где п = Ai(2 + Bii6i): Г2 = AiN - 62(Ai - A2): N = (Bi2 + 2)/Bi2.
Подставляя найденные значения F, F1, F2 в (30), получаем
^1(6) = 2Г2/Г1 + B11F6 - 62 (2A261 + BiiAiN + Bii62(2A2 - Ai)) /(^61). (32)
Соотношение (27) с учетом найденных соотношений для координатных функций ^1(6) и ^2(6) точно удовлетворяет условиям (23) - (26). Для определения неизвестной функции времени /(Fo) потребуем, чтобы соотношение (27) удовлетворяло не уравнению (21), а. некоторому осредненному уравнению, то есть интегралу теплового баланса.

d,i(6, Fo) d Fo
h i d2,i(6, Fo) А 1 /5,2(6, Fo) a d62 6 J V dFo
a2 d2,2(6, Fo) A a d62
d6 = 0.
Подставляя (27) в (33), находим
/ f df ai d2pi A Г f df °2 d2^2 A
J (dFo^1 - V/^6^Jd6 + J (dFo^2 - T/16ryd6 = 0.
0 51
Определяя интегралы в (34), относительно неизвестной функции f(Fo) получаем следующее обыкновенное дифференциальное уравнение df
' dFO+ = 0, где p.i = (2CiAiBi2 (3 + 3C2 - № - C3Bii) + 12CiAi + 4Ci%Bi2 + 4ф2ВфА1) / (3p3) + (2 - 3Ci + + C3)/3 + 2(1 - Ci)/Bi2; р2 = (4aiBi2^iA2(1 + CiBii) + 2aiBiiAiBi2(1 - C2) + 2aiAiBii)/(ato) + + 2d2(1 - Ci)/a; P3 = Bi2A1(2 + £iBii).
Интегрируя уравнение (35), получаем f (Fo) = C1 exp
6(A<4 + P5 + P8 + 2Bi2d2Ai(Ci - 1) - 2BiidiAi) M6 + Bi2C2Ai(Bii + Ci) - 4Bi2C3A2 + M9 - M7
Fo) ,
где Ci - константа, интегрирования: ^4 = BiiBi2C2ai(Ai - A2); ^5 = BiiBi2Cia2Ai(Ci - 1); ^6 = = BixBi2C4(Ai - A2); P7 = Ai(6BiiCi - 4Bii - 12); p8 = Bi^a^Ai - 2A2); № = 2Bii^Ai(Ci - Bi2).
Подставляя (19), (27) в (13), находим
@i(C,Fo) = n, + AC + f(Fo>,(C), (г = 1, 2).
Для определения константы интегрирования Ci используется начальное условие (8). Составляя интеграл его невязки, находим
41i
У (ОДС, 0) - 1) dC + У <©2(C, 0) - 1) dC = 0.
Подставляя (37) в (38), получаем
/ «Ах + ПЮ + f (0)yi(C)>df + / ((A2 + O2C) - f(0)^0 dC = 0.139:
Определяя интегралы в (39), относительно константы интегрирования Ci будем иметь алгебраическое линейное уравнение, из решения которого находим
Ci
3 (г3 - г 4 - Bi1ATAi(2 + Bi2) + 2BiiAi(Bi2 + 1) - 2A2Bi2)(2 + CiBi1)AiBi2

Рис. 4. Изменение температуры во времени в верхней части корпуса турбины. 1 - 7 - номера сечений (см. рис. 1).

Рис. 5. Результаты аппроксимации температуры (см. рис. 4) по формулам (41).
времени запуска, от 13 - 30 до 20 - 30 часов эти можно приближенно аппроксимировать линейной зависимостью от времени (кривые 1, 4, 5) и квадратичной (кривые 2, 3, 6, 7)
Т (t) = vi + v2t; Т (t) = vi + v2t + из! 2 , (41)
где v1, v2, V3 - коэффициенты аппроксимации. Их значения для каждой кривой даны в таблице 1. Кривые, полученные по формулам (41), даны па. рис. 5.
Соотношения (41) путем решения обратной задачи теплопроводности были использованы для определения коэффициентов теплоотдачи (од) на внутренней поверхности стенки турбины [4]. Применительно к задаче (4) - (9) формулами (41) определяется температура, в точке контакта слоев х = х1, то есть Т (х, t) = Т (х1, t).
Подставляя соотношения (41), представленные в безразмерном виде, в левую часть решения (37), относительно Bi1 = а15/А1 для каждого сечения получаем трансцендентное уравнение, из решения которого находим Bi1, а, следовательно, и коэффициент теплоотдачи а1. Используя решение (37) и соотношения (41), были найдены средние за. время запуска, коэффициенты теплоотдачи со стороны пара, в тех точках верхней части корпуса. ЦВД, где были установлены термопары. Их величины соответственно со второго по седьмое сечения оказались следующими: 12, 20, 36, 35, 11 Вт/(м2 • К ). Анализ полученных результатов позволяет заключить, что наименьшая величина о-| наблюдается в тех сечениях, где находятся лабиринтовые уплотнения, в пространстве между которыми скорости движения пара невелики (застойные зоны). Максимальные о-| имеют место там, где наблюдаются высокие значения температур и скоростей течения пара.
Найденные значения коэффициентов теплоотдачи позволили определить распределение температуры по толщине стенки и тепловой изоляции для сечений 1, 2, 4, 5. Результаты расчетов по формуле (37) (представленной в размерном виде) приведены на. графиках рис. 6. Их анализ позволяет заключить, что наибольший перепад температуры по толщине стенки, составляющий 8.2°C. наблюдается в пятом сечении. то ость там. где толщина, стопки максимальная (51 = 0, 08m).
Исходные данные для решения задачи были следующие:
А1 = 37 Вт/(м • К ); А2 = 0, 8 Вт/(м • К ); а1 = 0, 8 • 10-5 м2/с; а2 = 0, 8 • 10-6 м2/с; 52 = = 0, 3м; а2 = 10 Вт/(м2 • К ); tcp = 30 °C.

Рис. 6. Графики изменения температуры по толщине двухслойной (металл - тепловая изоляция) стенки ЦВД турбины в различных сечениях по длине корпуса (см. рис. 2).
Таблица 1. Коэффициенты аппроксимации экспериментальных значений температуры.
Коэффициенты аппроксимации |
Номер сечения корпуса, турбины (см. рис. 1) |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
V1 |
110 |
105 |
100 |
100 |
94 |
85 |
90 |
V2 |
14 |
44.83 |
63.33 |
42.17 |
46.7 |
23.17 |
4.37 |
v3 |
- 2.5 |
- 4.44 |
2.83 |
2.1 |
Отметим, что толщина, металлической части стенки в разных сечениях корпуса, была, разной и, в частности, сечение 1: 51 = 0, 042 м', сечение 2: 51 = 0, 07 м', сечение 4: 51 = 0, 08 м', сечение 5: 51 = 0,108 .м (рис. С).
Результаты экспериментальных исследований температурного состояния корпуса. ЦВД турбины Т-100-130, приведенные на. рис. 2, были использованы для расчетов температурных напряжений и перемещений. Для этого использовался метод конечных элементов [5].
Математическая постановка, задачи термоупругости имеет вид
V - перемещения; а т - коэффициент липейного расширения; Е - модуль упругости; v - коэффициент Пуассона, х,у - координаты.
Граничные условия задаются в виде отсутствия напряжений на. границе в направлении, перпендикулярном касательной в данной точке. Также, задается условие отсутствия перемещений какой-либо точки по всем координатным осям (чтобы исключить движение тела, как целого)и отсутствие перемещений в какой-либо другой точке по одной из координат (для исключения вращения тела).
Схема, автоматического разбиения поперечного сечения ЦВД турбины представлена, па. рис. 7. Автоматическое разбиение выполнялось лишь по предварительной информации о координатах х,у граничных точек области. В результате разбиения получены 123 узловые точки и 160 треугольных элементов.

Рис. 7. Схема автоматического разбиения области па треугольные элементы.Число узловых точек - 123; число элементов - 160.
Температурное поле в сечении турбины (пятое сечение, см. рис. 2) и результаты расчета, перемещений представлены па. рис. 8. Анализируя температурное поле, наблюдавшееся в 15 - 45 часов запуска, (см. рис. 2) можно заметить значительную разность температур между верхом-низом и фланцами (до 80 ° С). В то же время температуры верха и низа практически совпадают. Незначительно отличаются также и температуры фланцев (At = 2°С).
Проведем анализ температурных перемещений корпуса. Так как температурное поле практически симметрично относительно верха, и низа, и фланцев, то поле перемещений также оказывается практически симметричным (см. рис. 8). Однако ввиду существенной разницы температур между верхом-низом и фланцами, в зоне больших температур (па. фланцах) перемещения оказываются большими (до 0, 9 мм), в связи с чем, на фланцах образуются вздутия корпуса. Подобная несиммет-рия деформации корпуса, может приводить к аварийным ситуациям (раскрытия корпуса, в области фланцев, задевания венца, лопаток о корпус, появление трещин на. корпусе и проч.).
На рис. 9 представлены результаты расчетов температурных напряжений ах. Их анализ позволяет заключить, что уровень напряжений относительно невысок (не более 8 кг/ мм2). Причем на. внутренней поверхности, как более нагретой, развиваются напряжения сжатия, а. на. внешней растяжения.
В пределах отдельных участков корпус ЦВД, пренебрегая фланцами, можно приближенно представить как полый цилиндр, а. температурное поле считать осесимметричным. В этом случае

Рис. 8. Деформация сечения корпуса от действия температурных сил в режиме пуска. Сплошные липни - размеры сечения в пепагретом состоянии турбины. Штриховые линии - деформация сечения от температурного расширения. Цифры па стрелках - удлинения корпуса в мм. Цифры, обведенные кругом, - температуры в °C.
для расчета, температурных напряжений применяются следующие формулы [6]
О г
аЕ 1
1 — V r 2
1 II
1 в
У Trdr гЪ
о© =
аЕ 1
1 — V r2
г„
г
O z
1 II
1 в
г
∫︁
Trdr
j Trdr + У Trdr
г^
г

аЕ
1 — V
г
У Trdr
г
Т
где стг, о©, az - соответственно радиальное, о кружное и осевое напряжения: rB, rH - соответственно внутренний и наружный радиусы полого цилиндра.
Температура Т принималась по толщине стенки в виде следующей линейной функции
Т = Ai + A2r, где A1, A2 - коэффициенты аппроксимации, определяемые на основе экспериментальных и расчетных данных по температуре па. внутренней и внешней поверхностях стенки.
Из физических соображений и, как это следует из формулы (46), радиальные температурные напряжения ог пр и r = rB и r = rH равны нулю. Радиальные напряжения внутри стенки не превышают 1-3 кг/мм 2. В связи с чем, в дальнейшем их не будем рассматривать. Максимальных значений (до 15 кг/мм2) напряжения о© достигают на внутренней поверхности стенки (напряжения сжатия). По толщине стенки напряжения меняют свой знак и на. внешней поверхности наблюдаются окружные напряжения растяжения до 7 кг/мм2 (см. рис. 9).
Сравнивая результаты этих расчетов с результатами, полученными с помощью метода конечных элементов (см. рис. 9), можно заметить, что в верхней и нижней части сечения напряжения о© незначительно отличаются от напряжения ах. Отмстим, что напряжения ох в этих областях, при расчетах методом конечных элементов по сути, являются окружными напряжениями.
Осевые напряжения ст, также изменяют свой знак в пределах толщины стенки от -12 кг/ мм2 на внутренней поверхности до +4 кг/ мм2 на внешней поверхности (см. рис. 10).

Рис. 9. Эпюры распределения напряжений ах в плоскости поперечного сечения корпуса турбины Т-100-130 в режиме запуска, ф - растяжение; ф - сжатие. Температурное поле представлено па рис. 8.
Рис. 10.
Эпюры распределения окружных
се
и осевых
Кроме температурных сил, на. материал корпуса, действуют еще силы давления пара. (130 атм.), находящегося внутри корпуса. Приводимая далее методика, позволяет выполнить расчет напряжений и перемещений цилиндров, находящихся под действием постоянных по длине наружным и внутренним давлением [8]. По формулам этой методики можно выполнять расчет и тогда, когда, давление распределено только па. части длины или, когда, концы цилиндра, закреплены. В данном случае напряжения можно определять лишь в сечениях, достаточно удаленных от торцов.
Применительно к корпусу турбины приводимые ниже формулы будут справедливы лишь для центральной ее части. Вследствие осевой симметрии нагрузки, напряжения и деформации будут симметричны относительно оси цилиндра, и постоянны по его длине.
Формулы для определения напряжений имеют вид [7]
Твг2_-РГ2 + (Рв - Рн)r2r2 .
Г2 — г2 ('2 — г2)р2 ’
ст '
Рвт2 - Рнг2 - (Рв - Рн)г2Г2 .
Г2 - г2 ('2 - т2)р2 ’
ст
Р в' в
^п' II
'll 'в
где ст' - нормальное радиальное напряжение: ст/ - окружное тангенциальное напряжение: ст' -осевое напряжение; Рв, Рн - внутреннее и наружное давление; rB, r„ - внутренний и наружный радиусы; р - текущий радиус (рис. 10).
Исходные данные для расчета:
Рв = 130 кг 'слР: Рп = 1 а "г 2:лР: rB= G33 лиг. rn= 710 AtAt: ц= 0.3; Е= 18000 кг аки2.
Радиальные напряжения ст' внутри и снаружи принимают соответственно значения ст'в = = -130 кг/см2 = -1, 3 кг/мм2; ст'н = -1 кг/см2 = 0,01 кг/мм2. Таким образом, найденные по формуле (50) напряжения на. внутренней и внешней поверхностях, совпадают с заданными на. этих поверхностях давлениями. Знаки напряжений отрицательные (сжатие).
Окружное напряжение ст/, найденное по соотношению (49), для внутренней и наружной поверхности цилиндра принимает следующие значения ст/в = 10, 6 кг/мм2; ст/н= 8,9 кг/мм2. Знаки напряжений положительные (растяжение). Графики распределения напряжений, найденных по формулам (49), (51), а. также суммарных напряжений, возникающих от сил давления пара, и температурных сил, приведены на. рис. 11.

Рис. 11. Эпюры распределения напряжения оф, оу, возникающие от сил давления пара, и суммарных напряжений (температурных и от сил давления пара), оу + оф, од + оф
Осевое напряжение сг‘,=4,98 кг/мм2, найденное по формуле (51), имеет одинаковое значение по толщине стенки цилиндра, и оказывается положительным (растяжение).
Анализируя полученные результаты, заключаем, что па. внутренней поверхности корпуса, окружные напряжения уф от температурных сил и сил давления пара, незначительно отличаясь по абсолютной величине, имеют противоположные знаки. Таким образом, внутренняя поверхность оказывается практически разгруженной от окружных напряжений. Знаки окружных температурных напряжений и напряжений от сил давления пара. па. внешней поверхности корпуса, оказываются одинаковыми и, следовательно, они суммируются. В результате суммарные окружные напряжения растяжения на внешней поверхности достигают порядка 17,6 кг/мм2.
Заключение
-
1. Используя экспериментально-теоретические исследования температурного состояния корпуса. ЦВД турбины Т - 100 - 130 в процессе ее запуска, по известной из эксперимента, температуре внешней поверхности металлической части корпуса, из решения обратной задачи теплопроводности найдены средние за. период запуска, коэффициенты теплоотдачи па. его внутренней поверхности.
-
2. Используя найденные из решения обратной задачи теплопроводности коэффициенты теплоотдачи, получены кривые изменения температуры в различных сечениях корпуса. ЦВД с учетом тепловой изоляции па. внешней поверхности стенки, которые были использованы для определения температурных напряжений.
Список литературы Исследование термонапряженного состояния цилиндра высокого давления паровой турбины Т - 100 - 130
- Кудинов В.А., Карташов Э.М., Калашников В.В. Аналитические решения задач тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций. М.: Высшая школа, 2005. 429 с
- Кудинов В.А., Аверин Б.В., Стефанюк Е.В. Теплопроводность и термоупругость в многослойных конструкциях. М.: Высшая школа, 2008. 305 с
- Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с
- Шумаков Н.В. Метод последовательных интервалов в теплометрии нестационарных процессов. М.: Атомиздат, 1979. 216 с
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир. 1975. 541 с
- Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1979. 560 с
- Рудицин Н.М., Артемов П.Я., Любошиц М.И. Справочное пособие по сопротивлению материалов. Минск: Высшая школа, 1970. 628 с
- Неймарк Б.Е. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. М.: Энергия, 1967. 241 с